Spezialsoftware für hochkomplexe Systeme: Beispiel Flughafen
(NL/6120255780) Software ist nicht gleich Software. Nur wenige Softwareschmieden beherrschen die Entwicklung hochkomplexer Systeme, in denen zahlreiche Prozesse reibungslos ineinandergreifen, um einen störungsfreien und damit pünktlichen Betrieb zu garantieren. Was wir neben umfassenden Programmierkenntnissen brauchen, ist vor allem die Fähigkeit, komplexe Geschäfts-Prozesse zu analysieren, dort Potenzial für Optimierung und Prozessunterstützung durch Software zu erkennen, daraus ein Lösungskonzept zu erstellen und dieses letztlich in Software zu gießen, erklärt DPS-Geschäftsführer Klaus Schrödl, der sich in den letzten 20 Jahren einen Namen in der Branche gemacht hat. Das Beispiel Flughafen-Software unter dem Motto ´Any Airport, any Time on Time` erklärt unsere Vorgehensweise detailliert. Dabei geht es um eine Software für optimierte Ground Handling-Prozesse, speziell im Bereich der Flugzeugenteisung. Wir bleiben also auf dem Boden.
DPS hat mit und im Auftrag der Firma EFM-Gesellschaft für Flugzeugschleppen und Enteisen am Flughafen München mbH in den letzten Jahren eine umfassende Lösung für den Airport München (MUC) entwickelt. Sie wird unter dem Label AvGround DAISY (Digital Aviation Information System) vertrieben und ist auch auf den Airports Leipzig (LEJ) und Dresden (DRS) im Einsatz.
Unter dem Stichwort Ground-Handling bzw. Bodenabfertigung fasst man alles zusammen, was nicht zum eigentlichen Flugbetrieb gehört und zwischen Landung und Start am Boden geschieht: Be- und Entladung, Passagier-Abfertigung, Gepäck-Handling, Reinigung und Betankung der Flugzeuge sowie das Catering. In der kalten Jahreszeit, also von Mitte Oktober bis April, ist zudem das Enteisen der Flugzeuge vor dem Start von elementarer Bedeutung.
Um eine optimale Abfertigung bei gleichzeitig minimaler Bindung von Ressourcen wie Personal und Fahrzeugen zu gewährleisten, müssen alle Schritte in einer definierten Reihenfolge und genau koordiniert erfolgen. Was die Sache nicht einfacher macht, ist die Tatsache, dass es sich beim Betrieb eines Flughafens nicht um ein monolithisches Gebilde handelt, sondern um ein Konglomerat aus vielen Firmen, Organisationen und Behörden. Dazu zählen der Betreiber des Flughafens selbst, in München z. B. die FMG, welche Basisinfrastrukturdienste übernehmen, so Schrödl. Hinzu kommen natürlich die einzelnen Airlines, die je nach Airport, solche Dienstleistungen entweder selbst ausführen oder sie beim Betreiber bzw. Drittfirmen in Anspruch nehmen. Ganz wesentlich ist die Deutsche Flugsicherung (DFS) oder umgangssprachlich ´der Tower` – welcher in letzter Instanz über die Lande- und Startsequenz entscheidet.
Die meisten Prozesse sind voneinander abhängig und daher auf wechselseitige Informationen und Zeitstempel angewiesen. Wann wird ein bestimmter Einsatz notwendig bzw. welche Ressourcen können dafür zugeteilt werden? Hinzu kommt, dass der Flughafen selbst in ein globales Geflecht aus weiteren Abhängigkeiten von anderen Airports und Airlines eingebunden ist. Das Wetter, aber auch Naturereignisse spielen ebenfalls eine bedeutende Rolle. Die Systeme müssen so ausgelegt sein, dass sie jederzeit flexibel auf alle Arten definierter Änderungen reagieren können.
In diesem Kontext ist auch die Flugzeug-Enteisung zu sehen. Sie steht am Ende der Ground-Handling-Kette direkt vor dem Start und ist neben dem Sicherheitsaspekt extrem zeitkritisch. Wenn man bedenkt, dass bei einem Großflughafen wie München täglich im Schnitt ca. 1.100 Flugbewegungen stattfinden, mit bis zu ca. 90 Landungen und Starts pro Stunde, dann kommt es vor allem in den Peak-Zeiten auf jede Sekunde an.
Bei allen komplexen Geschäftsprozessen, egal in welchem Unternehmensumfeld und in welcher Branche, ist die Herangehensweise immer sehr ähnlich, erklärt Schrödl. Wir beginnen mit der Analyse der Problem- bzw. Aufgabenstellung und begutachten und untersuchen die Geschäftsprozesse. Die Zerlegung in Einzelschritte ist das Wichtigste zur Umsetzung der Prozesse in Software.
Im Sinne optimaler Kommunikation und Koordination unterhält heute jeder Flughafen-Betreiber ein zentrales IT-System, das alle Arrivals und Departures, sowie alle für die Abfertigung und den Flugbetrieb relevanten Daten und Status-Ereignisse abbildet. Neben dem Betreiber selbst sind zahlreiche externe Akteure beteiligt, deren Tätigkeit und deren Daten für den Betrieb von großer Wichtigkeit sind. Es sind somit geeignete Schnittstellen der Zentral-IT zu jedem externen System unerlässlich. In der Regel sind es Schnittstellen, die in beide Richtungen gehen und nicht nur auf bewährten Industriestandards basieren, sondern proprietäre Eigenentwicklungen sind.
Zur ersteren Kategorie gehören Schnittstellen auf Basis von
– Datenbank-Tabellen/Views z.B. mit Oracle oder MS SQL
Server
– CORBA
– Oracle Advanced Queuing (OAQ)
– Web-Services
Aus Gründen der Flexibilität hat DPS sein Flughafen-Software-System modular entwickelt. Ein wesentlicher Punkt ist das sogenannte Universal Communication Interface (UCI). Dahinter verbirgt sich ein zentrales Kommunikations- und Verteiler-Modul, das über einen Airport/Schnittstellen-spezifischen Connector (CORBA, Web Services, etc.) mit der jeweiligen Flughaften-IT bidirektional kommuniziert.
Die genannten Schnittstellen-Technologien sind dabei schon in die Systeme integriert. Da im Prinzip jeder Flughafen der Welt nach den gleichen Prinzipien funktioniert und auch prinzipiell ähnliche Datenstrukturen besitzt, muss für die Anbindung der Systeme von DPS jeweils nur der Connector ausgetauscht und an die Airport-typischen Datenstrukturen angepasst werden. Das UCI mit seinen abstrakten Methoden bleibt davon unberührt, kann bei neuen Anforderungen jedoch ebenfalls angepasst oder erweitert werden.
Im UCI gibt es z. B. Schnittstellen bzw. Methoden zum Abrufen des Flugplanes, der Wetterbedingungen oder die Möglichkeit des Abonnements von Ereignissen, z. B. zur Status-Änderung von Flügen, die dann vom UCI gezielt an die angeschlossenen Systeme weitergeleitet werden, soweit sie diese Informationen benötigen.
Ebenso gibt es die Möglichkeit, auch in die andere Richtung zu kommunizieren. Beispielsweise, um Beginn oder Ende einer Enteisung zurück zu melden oder – abhängig von den Wetterbedingungen, der Größe und dem Vereisungszustand eines Flugzeugs – die voraussichtliche Enteisungsdauer zu übertragen, was eine wichtige Information für die Festlegung der Startsequenz seitens der DFS darstellt.
Hier eine Auswahl der Module:
Die oben beschriebene Enteisungs-Lösung gibt es in vier Varianten: von der kleineren Offline-Lösung wie in DRS (Dresden), bis zur großen Allroundlösung in MUC (München) und LEJ (Leipzig) mit UMTS- und GPS-Anbindung. Die Enteisungs-Software-Lösungen bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Programme bzw. Module, die alle zusammenarbeiten und individuell kombinierbar sind. So kann jeder Flughafen das auswählen und zusammenstellen, was er braucht. Einige der Programmteile laufen unsichtbar im Hintergrund, haben aber zentrale Funktionen, wie beispielsweise die Kommunikation mit der Flughafen-IT. Sie wurden als Dienste programmiert und laufen automatisch auf dem Server, ganz ohne bedienbare Oberfläche, erläutert der DPS-Chefprogrammierer Otabek Kholikov.
Deicing-Dispatcher
Die professionelle und flexible Enteisungs-Disposition DAISY Deicing Dispatcher ist Dreh- und Angelpunkt des Enteisungssystems. Hier werden Flüge zum Enteisen angemeldet (siehe unten). Über Online-Anbindung via ACARS können sich Piloten direkt per Knopfdruck aus dem Cockpit zur Enteisung anmelden. Von hier aus werden die Anmeldungen dann an alle am Prozess Beteiligten automatisch weitergeschickt.
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Mobile Unit Enteisung
Die Mobile Unit Enteisung (MU-E) ist eine leistungsfähige, per Touchscreen einfachst bedienbare Software, die auf dem Bordcomputer (IPC) der Enteisungsfahrzeuge läuft. Der Mitarbeiter wird durch den Enteisungsprozeß geführt und deutlich entlastet. Die MU-E ist permanent online und über ein UMTS-Modul mit dem Enteisungs-System verbunden. D. h. der Status einer Enteisung, also wer bzw. welches Fahrzeug wie viele Liter welcher Flüssigkeit gesprüht hat, ist Online und in Echtzeit sichtbar.
Mehrere Enteisungsfahrzeuge bilden je nach Flugzeuggröße ein Team aus zwei bis sechs Fahrzeugen, um so einen schnelleren Enteisungs-Durchsatz zu ermöglichen und pünktliche Starts zu gewährleisten.
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BackOffice
Alle Vorgänge und Zeitstempel (Beginn, Ende der Enteisung etc.) werden automatisch in der Datenbank aufgezeichnet. Das ist für uns besonders wichtig, erklärt EFM-Geschäftsführer Hans-Joachim Püschner. So haben wir bei bis zu 66 Enteisungen in der Stunde eine ständige Übersicht über die aktuelle Situation und können die erfassten Daten für Statistiken und zu Abrechnungszwecken heranziehen. Die aufgezeichneten Daten sind wichtige Qualitätsaufzeichnungen, die wir im Einzelfall auch automatisch an den jeweiligen Kunden weiter leiten.
DPS liefert die Software für den gesamten BackOffice-Bereich, für Statistiken, Auswertungen und Abrechnungen, gleich mit Schnittstellen in andere Systeme, zum Export nach Excel oder auch SAP. Mit diesem Modul werden auch Stammdaten, wie zum Beispiel die Flugzeugtypen, sowie Flugzeugabstellpositionen mit ihren GPS-Koordinaten verwaltet. Das komplette Berichtswesen wird abgedeckt, auch als Online-Web-Anwendung.
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Monitoring und Qualitätsmanagement
Spannend ist es, den Enteisungsfahrzeugen auf einer Karte live zuzusehen, wo sie gerade fahren, wie z. B. in dem untenstehenden Modul, das für den Flughafen Leipzig entstand. Im Datenbank-Modus können GPS-Daten von allen oder ausgewählten Enteisungsfahrzeuge für bestimmte Tage geladen und angezeigt werden – fast wie ein elektronisches Fahrtenbuch.
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Der Enteisungsprozess kann in Echtzeit auch auf mobilen Koordinator-Fahrzeugen abgebildet werden (Monitoring). Die Daten sind transparent und werden mittels Webapplikationen an Kunden weitergegeben. Konfliktmanagement ist möglich, denn die Konflikte werden In-time dargestellt. Dadurch ist man in der Lage, zu agieren und nicht nur zu reagieren. Das erhöht die auswertbare Datenmenge und macht statistische Betrachtungen genauer.
Das Deicing Monitor-Modul ist ideales Werkzeug für Enteisungs-Koordinatoren oder auch für die Geschäftsleitung. Alle aktuell durchgeführten Flugzeug- Enteisungen des gesamten Airports sind auf einen Blick zu sehen. Der Deicing Monitor ist ebenfalls mobil einsetzbar.
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Bild 9: Übersicht Architektur Enteisungs-System
Mobile Unit Marshaller
Eine weitere flughafenspezifische Software die DPS für den Flughafen Leipzig entwickelt hat, ist die MU-M (Mobile Unit Marshaller), ein Flughafen Navigations-System. Hier suchen sich die Marshaller – das sind die Boden-Lotsen in den schwarzgelben follow-me-cars – aus der Arrivals-Liste einen gelandeten Flug als Auftrag aus, übernehmen die Maschine hinter der Landebahn und die MU-M führt sie wie ein normales Auto-Navi zur geplanten Park-Positionen. Dies ist vor allem nachts und bei schlechten Sichtverhältnissen sehr nützlich. Das System warnt natürlich auch, wenn die Route verlassen wird.
Bild 7: Mobile Unit Marshaller Das Flughafen Navi
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Quellen:
Flughafen München, Statistischer Jahresbericht 2011
http://www.munich-airport.de/media/download/bereiche/daten/jahresberichte/deutsche_2011.pdf
Weitere Informationen zur Softwareschmiede DPS GmbH finden sie unter: www.dps-gmbh.com
*Der Abdruck ist frei. Wir bitten um ein Belegexemplar.
Kurzportrait der DPS Gesellschaft für Publikations-Service mbH
DPS wurde 1992 mit Sitz in Erding gegründet und deckt seither die Bereiche Software-Entwicklung und technische Dokumentation ab.Die Schwerpunkte im Softwarebereich liegen in der Entwicklung von Individual-Software, Client-/Server-Applikationen sowie Web-basierten Anwendungen und verteilten Applikationen auf Basis serviceorientierter Architekturen (SOA).
Die Erstellung von Portal-Lösungen und CMS-Systemen für Inter- und Intranet z. B. auf Basis von MS Office Sharepoint Server oder DotNetNuke, zählen zu den weiteren Kompetenzen von DPS.
Wir bieten umfangreiches Know-how im Bereich Microsoft. NET, Java und dem C/C Umfeld sowie langjährige Erfahrung im Einsatz der führenden Datenbanksysteme (MS SQL Server, MySQL , Oracle, IBM DB2).
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